KR102533212B1 - 인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제 - Google Patents

인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제 Download PDF

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Abstract

바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) 균주 또는 이의 배양액, 및 유기산을 유효성분으로 포함하는 인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제와 이를 이용하여 인삼의 뿌리썩음병을 방제하는 방법에 관한 것이다. 상기 제제는 다수의 인삼의 뿌리썩음병원균에 대하여 항균활성을 갖으면서도 환경 공해와 독성이 없어 인삼의 뿌리썩음병 친환경 방제제로 사용될 수 있다.

Description

인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제{Agent for the prevention of ginseng root rot pathogens}
인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제 및 이를 이용하여 인삼의 뿌리썩음병을 방제하는 방법에 관한 것이다.
인삼(Panax ginseng C. A. Meyer)은 다년생의 반 음지성 식물로 한국, 일본, 중국 등 아시아 지역에서 주로 재배되고 있는 약용작물이다. 고려인삼의 주요 재배 지역은 경기도 북부지역, 경북 풍기와 충남 금산으로 알려져 있으며, 2017년 재배농가의 수는 21,008 농가에 이르고 생산량은 23,310 톤을 달성하였다.
현재 국내 인삼 주 생산지에서는 인삼 연작 장해로 인해서 신규로 재배하는 면적이 계속 감소하고 있고, 초작지를 찾아서 이동 경작을 하다보니 경영비가 많이 들어 재배의 어려움을 겪고 있다. 또한, 기후변화 또는 재배환경 악화로 초작지에서도 인삼 뿌리썩음병의 피해가 발생하고 있는 실정이다. 인삼 뿌리썩음병은 4 내지 6년근에서 많이 발생되며 출아 및 잔존율을 감소시키고 그 피해액은 1ha 당 약 9,400만원으로 추정된다.
농촌진흥청에서는 인삼 뿌리썩음병원균의 토양 내 밀도를 검출하기 위해 인삼 뿌리썩음병원균 선택배지와 마커를 개발하여 연작 피해를 예방하고 있다. 또한, 병해충에 취약한 인삼을 재배하기 위해서 통상적으로 농약을 살포하고 있으며 인삼 역병에 등록된 약제는 약 50품목으로 그 중 빠르게 침투하여 높은 약효를 보이는 프로파모카브(propamocarb), 모잘록병 방제를 위한 펜타클로로니트로벤젠(Pentachloronitrobenzene: PCNB) 및 토클로포스-메틸(toclofos-methy) 등이 사용되고 있다. 그러나 토양 병원균의 효과적인 방제를 위해 지속적으로 사용되어온 화학적 방제는 잔류 농약 등의 농산물 안정성에 대한 문제와 살균제 저항성 병원균의 출현과 같은 문제가 나타나고 있어, 효과적인 생물학적 방제법에 관한 기술개발이 필요한 실정이다.
일 양상은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) 균주 또는 이의 배양액, 및 유기산을 유효성분으로 포함하는 인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제를 제공한다.
다른 양상은 바실러스 벨레젠시스 균주 또는 이의 배양액, 및 유기산을 유효성분으로 포함하는 인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제를 이용하여 인삼의 뿌리썩음병을 방제하는 방법을 제공한다.
일 양상은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) 균주 및/또는 이의 배양액, 및 유기산을 유효성분으로 포함하는 인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제를 제공한다.
상기 바실러스 벨레젠시스 균주는 인삼의 근부 병원균에 대하여 길항능력을 가지며, 생육 가능한 상태로서 균사(mycelial) 및/또는 포자(spore) 형태인 것일 수 있다.
상기 바실러스 벨레젠시스는 바실러스 벨레젠시스 ARRI17인 것일 수 있다. 상기 바실러스 벨레젠시스 ARRI17는 한국미생물보존센터 기탁번호 KFCC11778P를 갖는 것일 수 있다(대한민국 등록특허 10-2078252).
상기 배양액은 미생물의 생장에 적절한 배지에 일정 농도의 균주를 접종하여 배양기에서 일정 기간 동안 미생물이 생장하도록 유도한 후 수득된 균체, 균체가 생장하면서 분비한 물질, 및 생장에 필요한 영양성분이 혼합된 액인 것일 수 있다. 이는 배양액 원액 그대로, 원심분리 또는 분술물을 걸러내는 과정을 거쳐 수득된, 균체, 원액, 상등액 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다. 상기 배양액은 바실러스 벨레젠시스 균주를 PDA(Ptato Dextrose Agar) 또는 TSB(Trypticase Soy Broth) 배지에 20℃ 내지 37℃, 28℃ 또는 30℃에서, 1일 내지 10일, 3일 내지 7일 또는 4일 동안 배양하여 수득된 것일 수 있다.
상기 방제는 일반적인 식물 병원균 또는 병원체 감염을 예방, 감소 또는 근절시키는 것일 수 있으며, 감염에 있어서의 예방, 감소 또는 근절은 비처리된 기주식물 대비 유의미한 차이를 의미한다.
상기 제제는 액제, 수화제, 입제 또는 캡슐제인 것일 수 있다.
상기 액제는 바실러스 벨레젠시스 배양액을 포함하는 액상을 의미한다. 상기 수화제는 미생물을 접종한 배지를 건조시켜 분쇄한 후 물 또는 기타 용매에 녹은 액상을 의미한다. 상기 입제는 미생물을 접종한 배지를 건조시켜 분쇄한 것을 의미한다.
상기 제제는 계면활성제 및 붕해제를 첨가하여 제조된 것일 수 있다. 상기 계면활성제는 폴리카복실레이트, 소듐 리그노설포네이트, 칼슘 리그노설포네이트, 소듐 다이알킬 설포석시네이트, 소듐 알킬 아릴 설포네이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 소듐 트리폴리포스페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 포스포릭 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 폴리머, 폴리옥시알킬온 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르, 소듐 설포네이트 나프탈렌 포름알데히드, 트리톤 100 및 트윈 80으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것일 수 있고, 상기 붕해제는 벤토나이트(bentonite), 탈크(talc), 다이아라이트(dialite), 카올린(kaolin) 및 칼슘 카보네이트(calcium carbonate)로 이루어진 그룹으로 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
상기 제제는 증효제, 증량제, 영양제, 표면활성제, 비활성 담체, 보존제, 습윤제, 공급촉진제, 유인제, 캡슐화제, 결합제, 유화제, 염료, UV 보호제, 완충제 및 흐름제로 이루어진 그룹으로 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 유기산은 올레인산(oleic acid), 개미산(formic acid) 또는 이들의 조합인 것일 수 있다. 상기 유기산은 기타 살충제 또는 살균제에 비하여 우수한 방제 효과를 나타낸다. 상기 유기산은 처리 농도가 200ppm 내지 800ppm인 것일 수 있다. 유기산의 처리 농도가 200ppm 미만인 경우 처리 효과가 미미하며, 800ppm을 초과하는 경우 약해가 발생할 수 있다.
상기 균주는 액제의 경우 제제 내 밀도가 1.0×107 CFU/㎖ 내지 1.0×1014 CFU/㎖, 1.0×107 CFU/㎖ 내지 1.0×1013 CFU/㎖, 1.0×108 CFU/㎖ 내지 1.0×1013 CFU/㎖, 1.0×108 CFU/㎖ 내지 1.0×1012 CFU/㎖, 1.0×109 CFU/㎖ 내지 1.0×1012 CFU/㎖, 1.0×109 CFU/㎖ 내지 1.0×1011 CFU/㎖ 또는 1.0×1010 CFU/㎖인 것일 수 있다. 상기 균주는 수화제의 경우 제제 내 밀도가 1.0×107 CFU/g 내지 1.0×1014 CFU/g, 1.0×107 CFU/g 내지 1.0×1013 CFU/g, 1.0×108 CFU/g 내지 1.0×1013 CFU/g, 1.0×108 CFU/g 내지 1.0×1012 CFU/g, 1.0×109 CFU/g 내지 1.0×1012 CFU/g, 1.0×109 CFU/g 내지 1.0×1011 CFU/g 또는 1.0×1010 CFU/g인 것일 수 있다.
상기 균주는 처리 밀도가 1.0×106 CFU/㎖ 이상, 1.0×107 CFU/㎖ 이상, 1.0×108 CFU/㎖ 이상 또는 1.0×109 CFU/㎖ 이상인 것일 수 있다. 상기 범위 내에서 항균활성 또는 방제가가 높다.
상기 균주는 액제의 경우 제제 내 생균수가 5.0×106 CFU/㎖ 내지 5.0×1011 CFU/㎖, 1.0×107 CFU/㎖ 내지 2.0×1011 CFU/㎖, 1.0×108 CFU/㎖ 내지 2.0×1010 CFU/㎖, 또는 1.0×109 CFU/㎖ 내지 2.0×109 CFU/㎖인 것일 수 있다. 상기 균주는 수화제의 경우 제제 내 생균수가 1.0×106 CFU/g 내지 5.0×1013 CFU/g, 1.0×107 CFU/g 내지 5.0×1012 CFU/g, 1.0×108 CFU/g 내지 5.0×1011 CFU/g 또는 1.0×109 CFU/g 내지 5.0×1010 CFU/g인 것일 수 있다.
상기 인삼의 뿌리썩음병원균은 실린드로카폰 데스트럭탄스(Cylindrocarpon destructans), 푸사리움 솔라니(Fusarium solani), 보트리티스 시네레아(Botrytis cinerea), 콜레토트리쿰 판시콜라(Colletotrichum pancicola), 알테나리아 파낙스(Alternaria panax)로 이루어진 그룹으로 선택되는 것일 수 있다.
다른 양상은 상기 방제용 제제를 이용하여 인삼의 뿌리썩음병을 방제하는 방법을 제공한다.
상기 방법은 상기 방제용 제제를 인삼의 뿌리나 이에 근접한 토양에 집중하여 살포하거나 또는 구멍을 파서 주입하거나 또는 인삼의 뿌리를 상기 방제용 제제에 침지시키는 것일 수 있다. 이 때, 바실러스 벨레젠시스는 1.0×106 CFU/㎖ 이상 및 유기산의 처리 농도가 200ppm 이상으로 처리되는 것일 수 있고, 상기 방제용 제제를 1 평당, 0.5L 내지 50L, 1L 내지 25L, 2L 내지 12.5L 또는 5L를, 3일 내지 75일, 5일 내지 45일 또는 15일 간격으로, 1회 내지 9회, 1.5회 내지 6회 또는 3회 관주처리 하는 것일 수 있다.
이에 따를 때, 상기 방제용 제제는 방제가가 70% 이상, 75% 이상 또는 80%인 것일 수 있다. 여기서 방제가는 방제제 무처리 발병율과 처리구 발병율의 차이를 무처리 발병율로 나눈 후 100을 곱한 값을 의미한다.
상기 방제용 제제를 사용하는 경우, 길항미생물과 유기산이 종래 방제제에 비하여 인삼이 뿌리썩음병을 효과적으로 방제할 수 있다.
본 발명에 따른 방제용 제제는 다수의 인삼의 뿌리썩음병원균에 대하여 우수한 항균활성을 갖으면서도 환경 공해와 독성이 없어 인삼의 뿌리썩음병 친환경 방제제로 사용될 수 있다.
도 1은 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제의 실린드로카폰 데스트럭탄스에 대한 항균활성을 나타낸다.
도 2a 및 2b는 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제와 유기산을 포함하는 액제의 인삼의 뿌리썩음병원균 5종에 대한 항균활성을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제와 유기산을 포함하는 분말수화제의 인삼의 뿌리썩음병원균 5종에 대한 항균활성을 나타낸다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 바실러스 벨레젠시스 ( Bacillus velezensis ) 원제의 항균활성 확인
바실러스 벨레젠시스의 항균활성은 대치배양으로 확인하였다. 바실러스 벨레젠시스는 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 종균(한국미생물보존센터에서 KFCC11778P 분양)를 선택하였으며, 제제용으로 사용하기 위하여 TSB(Trypticase Soy Broth) 배지에 28℃ 또는 30℃에서 3일 내지 7일 동안 배양하고 8,000rpm으로 원심분리하여 배양액과 배양균체의 원제를 수득하였다.
바실러스 벨레젠시스 ARRI17 종균과 원제를 PDA(Ptato Dextrose Agar) 배지에 접종하고 28℃에서 4일 동안 배양한 후, 배양액 30㎕를 종이 디스크 위에 분주하고, 실린드로카폰 데스트럭탄스(Cylindrocarpon destructans)균(인삼밭 뿌리썩음병원균 발병 토양으로부터 분리)과 25℃에서 5일 동안 배양하였다. 이후, 생육 저지대를 조사하였다. 그 결과, 도 1에서 나타난 바와 같이, 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제는 종균과 동일한 수준으로 실린드로카폰 데스트럭탄스에 대하여 항균활성을 보였다.
실시예 2. 바실러스 벨레젠시스 원제와 유기산의 방제효과 확인
바실러스 벨레젠시스 원제와 유기산의 인삼의 뿌리썩음병원균에 대한 방제효과를 포트(pot) 실험으로 확인였다.
바실러스 벨레젠시스 원제와 유기산을 포함하는 방제용 제제는 표 1과 같이 제조하였다. 구체적으로, 액제는 1 x 109 내지 1010 cfu/㎖의 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제, 수화제는 1 x 109 내지 1010 cfu/g의 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제와 고령토를 혼합한 것을 사용하였다. 이에 올레인산 15%를 함유하는 pH 5.5 내지 6.0의 식물성 천연유기산, 천연 송진 100%의 소나무 송진 및 건조한 자몽종자를 60℃ 열수추출한 자몽종자추출물을 혼합하였다.
물에 희석하여 최종적으로 길항미생물의 처리 밀도는 1 x 107 cfu/㎖ 이상, 올레인산을 처리 농도는 200ppm 이상 800ppm 이하, 소나무 송진의 처리 농도는 200ppm 이상 800ppm 이하, 및 자몽종자추출물의 처리 농도는 200ppm 이상 800ppm 이하가 되도록 하였다. 유기산은 처리 농도가 200ppm 미만인 경우 처리 효과가 거의 없으며, 800ppm을 초과하는 경우 약해가 발생하였다(미도시).
토양소독구는 담수하여 태양열소독을 6주 이상한 것을 사용하였고, 건전토양은 실린드로카폰 데스트럭탄스 및 푸사리움 솔라니균주를 포함하지 않는 토양을 사용하였으며, 발병토양은 건전토양에 PDB(Potato Dextrose Broth)배지에 배양한 1.0×103 CFU/g의 실린드로카폰 데스트럭탄스와 1.0×103 CFU/g의 푸사리움 솔라니를 접종하여 혼합한 토양을 사용하였다.
실린드로카폰 데스트럭탄스 및 푸사리움 솔라니(Fusarium solani)(인산밭 뿌리썩음병원균 발병 토양으로부터 분리)가 존재하는 토양에 3년근 자경종 인삼을 이식하고, 표 1의 방제용 제제를 500배로 희석한 것을 1평당 약 5L씩 15일 간격으로 3회 관주처리하였다.
바실러스 벨레젠시스 ARRI17의 생균수를 확인한 결과, 번호 1의 경우 1.2×1010 CFU/㎖, 번호 2의 경우 1.3×109 CFU/㎖, 번호 3의 경우 1.7×109 CFU/㎖, 번호 4의 경우 1.1×109 CFU/㎖, 번호 5의 경우 1.5×109 CFU/㎖, 번호 6의 경우 1.9×109 CFU/㎖, 번호 7의 경우 2.9×109 CFU/g, 번호 8의 경우 2.25×1010 CFU/g, 번호 9의 경우 1.25×109 CFU/g, 번호 10의 경우 3.5×109 CFU/g, 번호 11의 경우 2.5×109 CFU/g, 번호 12의 경우 1.2×109 CFU/g로 나타났다.
방제효과를 확인한 결과, 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제와 유기산을 포함하는 방제용 제제를 처리한 번호 2, 3, 8과 9의 경우, 실린드로카폰 데스트럭탄스 및 푸사리움 솔라니 모두에 대하여 방제가가 70% 이상을 나타내었다.
번호 처리내용 C. destructans F. solani
제형 주성분 방제가( % ) 방제가( % )
1

액제		 ARRI17 60.0 62.5
2 ARRI17 + 천연유기산 75.5 78.5
3 ARRI17 + 천연유기산 + 자몽종자추출물 75.5 77.2
4 ARRI17 + 자몽종자추출물 62.5 62.0
5 ARRI17 + 소나무송진 60.0 60.0
6 ARRI17 + 소나무송진 + 자몽종자추출물 60.0 65.5
7
분말
수화제		 ARRI17 62.9 65
8 ARRI17 + 천연유기산 78.5 80.2
9 ARRI17 + 천연유기산 + 자몽종자추출물 78 80
10 ARRI17 + 자몽종자추출물 65 68.5
11 ARRI17 + 소나무송진 70 72
12 ARRI17 + 소나무송진 + 자몽종자추출물 72.5 71.2
13
대조군		 토양소독구 57.5 61.5
14 건전토양 61.5 61.5
15 발병토양 - -
실시예 3. 바실러스 벨레젠시스 원제와 유기산을 포함하는 관주제의 방제효과 확인
바실러스 벨레젠시스 원제와 유기산의 인삼의 뿌리썩음병원균에 대한 방제효과를 대치배양으로 확인하였다.
바실러스 벨레젠시스 원제와 유기산을 포함하는 관주제형 방제용 제제의 액제 및 수화제는 다음과 같이 제조하였다. 구체적으로 액제는 1 x 1010 cfu/㎖의 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제, 이의 배양액 40% 및 올레인산 15%를 함유하는 pH 5.5 내지 6.0의 식물성 천연유기산 10%를 혼합하였고, 수화제는 1 x 1010 cfu/g의 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제 및 올레인산 15%를 함유하는 pH 5.5 내지 6.0의 식물성 천연유기산 10%를 고령토와 혼합하였다.
이이서, 각각 100배, 500배, 1000배 희석한 후 30㎕를 종이 디스크 위에 분주하고, 실린드로카폰 데스트럭탄스, 푸사리움 솔라니, 보트리티스 시네레아(Botrytis cinerea)(농촌진흥청국립농업과학원 씨앗은행에서 분양), 콜레토트리쿰판시콜라(Colletotrichum pancicola)(농촌진흥청국립농업과학원 씨앗은행에서 분양), 알테나리아 파낙스(Alternaria panax)(농촌진흥청국립농업과학원 씨앗은행에서 분양)와 25℃에서 5일 동안 배양하였다. 이후, 생육 저지대를 조사하였다.
도 2는 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제와 유기산을 포함하는 액제의 인삼의 뿌리썩음병원균 5종에 대한 항균활성을 나타낸다. 도 3은 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제와 유기산을 포함하는 분말수화제의 인삼의 뿌리썩음병원균 5종에 대한 항균활성을 나타낸다. 도 2 및 3에 따르면, 바실러스 벨레젠시스 ARRI17 원제와 유기산을 포함하는 제제는 인삼의 뿌리썩음병원균 5종에 대하여 우수한 항균활성을 가진다.

Claims (8)

  1. 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) 균주 또는 이의 배양액, 및 유기산을 유효성분으로 포함하는 인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제로서,
    상기 유기산은 개미산(formic acid) 또는 올레인산(oleic acid)과 개미산(formic acid)의 조합인 것이고,
    상기 유기산은 처리 농도가 200ppm 내지 800ppm인 것인 인삼의 뿌리썩음병원균 방제용 제제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 균주는 제제 내 밀도가 1.0×107 CFU/㎖ 내지 1.0×1014 CFU/㎖ 또는 1.0×107 CFU/g 내지 1.0×1014 CFU/g인 것인 방제용 제제.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 균주는 처리 밀도가 1.0×106 CFU/㎖ 이상인 것인 방제용 제제.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 균주는 제제 내 생균수가 5.0×106 CFU/㎖ 내지 5.0×1011 CFU/㎖ 또는 1.0×106 CFU/g 내지 5.0×1013 CFU/g인 것인 방제용 제제.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 인삼의 뿌리썩음병원균은 실린드로카폰 데스트럭탄스(Cylindrocarpon destructans), 푸사리움 솔라니(Fusarium solani), 보트리티스 시네레아(Botrytis cinerea), 콜레토트리쿰 판시콜라(Colletotrichum pancicola), 알테나리아 파낙스(Alternaria panax)로 이루어진 그룹으로 선택되는 것인 방제용 제제.
  8. 청구항 1 및 청구항 4 내지 7 중 어느 한 항의 방제용 제제를 이용하여 인삼의 뿌리썩음병을 방제하는 방법.
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